Linux应用（四）——系统IO函数

本节学习linux系统中常见的IO函数，讲解及其基本用法；

一、 open/close函数

open函数作用:系统调用open函数，打开指定路径的文件；

 int open(const char *pathname, int flags）；打开一个存在的文件；

 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);创建一个新的文件；

 int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);

       参数：

         pathname：要创建（打开）文件的路径；

          flags：对文件的操作权限和其他的设置

                必选项： O_RDONLY, O_WRONLY, or O_RDWR.之间互斥；

                可选项：  O_CREAT  文件不存在会创建新文件；

        mode：必须是一个8进制的数，表示创建新的文件的操作权限；例如：0775；

        最终的权限是：  the mode of the created file is (mode & ~umask).umask：0002；0775；

        为什么是0777？rwx都为1，三组；

        0777    111111111

        0775    111111101

        umask的作用：抹去某些权限。

返回值：返回一个新的文件描述符；如果失败则返回-1；

errno：属于linux系统函数库，库里面的一个全局变量，记录的是最近的错误号。

利用perror函数能够将errno错误的原因打印出来；

#include<stdio.h>

void perror(const char*s);作用:打印 errno对应的错误描述

        s参数：用户描述，比如hello，最终打印的结果是 hello：XXX（实际错误的具体原因）；

    #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>     
int main()
{
//创建一个新的文件，通过open调用；int fd= open("creat.txt",O_RDWR|O_CREAT,0777);if(fd==-1){perror("open");}//关闭文件描述close(fd);return 0;}

close函数：关闭文件，传入的参数是一个文件描述符；   

#include <unistd.h> 

         close(fd);

二、read/write函数

read函数：把文件的数据读到内存中；

write函数：把内存中的数据写到文件中；

利用read、write函数完成文件的复制；

read函数：

linux中对于read函数的介绍（man 2 read）

涉及的头文件：

#include <unistd.h>

    ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

    参数：

        fd:文件描述符，open得到的；通过文件描述符操作某个文件；

        buf：需要读取数据存放的地方；数组的地址；传出参数；

        count：指定的数组的大小；

    返回值：

            成功，返回

            >0：返回实际的读取到的字节数；

            =0:文件已经读取完成了；

            失败：返回-1,并且设置errno，通过perror可以读取错误；

write函数

linux中对于read函数的介绍（man 2 write）

涉及的头文件： 

#include <unistd.h>

       ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

   参数： fd:文件描述符，open得到的；通过文件描述符操作某个文件；

           buf：要往磁盘写入的数据；

           count：要写的数据的实际大小；

 返回值：

           成功，实际写入的字节数；

           失败：返回-1，设置errno；

实现功能：

        现有一个english.txt文件，通过read函数读取TXT文件的值，再通过write函数将TXT文件中的值复制到一个新的文件中；

实现流程：
1、  通过open打开english.txt文件；

2、  创建一个新的文件，拷贝文件；

3、  频繁的读写操作；

4、  关闭文件

#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h> #include <fcntl.h>int main()
{int srcfd= open("english.txt", O_RDONLY);if(srcfd==-1){perror("open");return -1;}//通过open打开english.txt文件；int  destfd = open("cpy.txt", O_WRONLY|O_CREAT,0664);if(destfd ==-1){perror("open");return -1;}//创建一个新的文件，拷贝文件；char buf[1024]={0};int len= 0; while((len=read(srcfd, buf, sizeof(buf)))>0){write(destfd,buf,len);}//频繁的读写操作；close(destfd);close(srcfd);//关闭文件；return 0;}

三、lseek函数

lseek函数：主要用作文件指针的偏移；

read函数：

linux中对于lseek函数的介绍（man 2 lseek）

 Linux系统函数

涉及的头文件：

       #include <sys/types.h>

       #include <unistd.h>

       off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

        参数：

        fd：文件描述符，通过open得到，通过这个fd操作某个文件；

        offset：偏移量；

        whence：

         SEEK_SET

         设置文件指针的偏移量，从文件头开始偏移；

              The file offset is set to offset bytes.

       SEEK_CUR

        设置偏移量；当前位置+第二个参数offset的值；

              The file offset is set to its current location plus offset bytes.

       SEEK_END

        设置偏移量：文件的大小+第二个参数offset的值；

              The file offset is set to the size of the file plus offset bytes.

        返回值：返回文件指针的位置；

              函数作用：

              1、移动文件指针到头文件；lseek(fd,0, SEEK_SET);例如：文件反复从头文件开始读；

              2、获取当前文件指针的位置：lseek(fd,0,SEEK_CUR);返回值：返回最终文件指针的位置；

              3、获取文件长度lseek(fd,0,SEEK_END);从文件末尾偏移0个单位；

              4、可以拓展文件的长度：当前文件10b，准备拓展为110b，增加了100个字节；

              lseek(fd,100,SEEK_END);只进行了指针的移动，还需要写入一次才管用；

实现功能：

        现有一个hello.txt文件，其为11个字节，现在通过lseek函数进行扩展，多余扩展100个字节；

实现流程：
1、  通过open打开hello.txt文件；

2、  扩展文件长度

3、  写入一个空数据；

4、  关闭文件

      #include <unistd.h>#include <fcntl.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <stdio.h>int main(){int fd= open("hello.txt",O_RDWR);if(fd==-1){perror("open");return -1;}//扩展文件长度：int ret = lseek(fd,100,SEEK_END);if(ret==-1){perror("lseek");return -1;}//写入一个空数据write(fd," ",1);//关闭文件；close(fd);return 0;}

 注意：此处我们为什么要在 扩展文件长度后，再写入一个空数据呢？

      因为我们利用lseek函数，只能将文件指针的位置进行后移，并不能进行文件的扩展，在文件指针后移的位置，写入一个字节，才能完成整个文件的扩展。

四、stat/lstat函数

stat函数：用于获取文件的相关信息；

lstat函数：获取软连接文件的相关信息；

linux 中对于是stat函数的说明：

Linux系统函数：

 stat：

涉及的头文件：

       #include <sys/types.h>

       #include <sys/stat.h>

       #include <unistd.h>

主要作用与参数：

        //作用：获取一个文件相关的信息；返回文件相关的一个信息；

       //参数：

            pathname：操作文件的路径；获取哪个文件的信息呢？

            statbuf：结构体变量，传出参数，用于保存获取到的信息；

st_mode变量：

     

 返回值：

        成功：返回0；

        失败：返回-1；

        通过errno打印错误原因；

       int lstat(const char *pathname, struct stat *statbuf);

       软连接文件。如果用stat获取软连接的文件，其实获取的是指向的文件的内容；

       如果要获取软连接的文件就要用lstat;

实现功能：获取某个文件的相关文件信息；

现有一a.txt文件，其内容如下所示：

编辑以下代码：读取文件的大小；

       #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <stdio.h>
int main()
{struct stat statbuf;int ret = stat("a.txt",&statbuf);if(ret ==-1){perror("stat");return -1;}printf("size:%ld\n",statbuf.st_size);return 0
}

五、模拟实现ls -l命令

如下图所示，我们经常使用ls -l指令对一个文件进行属性信息的查询；查询的内容主要包括：文件的类型和权限、文件所在的组、硬链接数、文件所有者、文件大小、文件修改的时间；

例如：下图中：-rw-rw-r-- 1 nowcoder nowcoder 12 4-р с 29 11:13 a.txt

     我们本节所有实现的代码功能：即运行一个代码+文件名称，然后打印出ls-l命令所展示出来的信息：


//模拟实现ls -l指令
//-rw-rw-r-- 1 nowcoder nowcoder 12 4-р с 29 11:13 a.txt
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <pwd.h>
#include <grp.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
int main(int argc,char * argv[])
{//判断输入的参数是否正确，如果不正确，则给出提示；if(argc<2){printf("%s filename\n",argv[0]);return -1;}//通过stat函数获取文件的信息struct stat st;int ret=stat(argv[1],&st);if(ret==-1){perror("stat");return -1;}
//获取文件类型和文件权限char perms [11]={0};//用于保存文件类型和文件权限的字符数组；switch(st.st_mode & __S_IFMT){case __S_IFLNK:perms[0]='l';break;case __S_IFDIR:perms[0]='d';break;case __S_IFREG:perms[0]='-';break;case __S_IFBLK:perms[0]='b';break;case __S_IFCHR:perms[0]='c';break;case __S_IFSOCK:perms[0]='s';break;case __S_IFIFO:perms[0]='p';break;default :perms[0]='?';break;}//判断文件的访问权限perms[1]=(st.st_mode & S_IRUSR )? 'r':'-';perms[2]=(st.st_mode & S_IWUSR )? 'w':'-';perms[3]=(st.st_mode & S_IXUSR )? 'x':'-';//判断文件所在组perms[4]=(st.st_mode & S_IRGRP )? 'r':'-';perms[5]=(st.st_mode & S_IWGRP )? 'w':'-';perms[6]=(st.st_mode & S_IXGRP )? 'x':'-';//其他人perms[7]=(st.st_mode & S_IROTH )? 'r':'-';perms[8]=(st.st_mode & S_IWOTH )? 'w':'-';perms[9]=(st.st_mode & S_IXOTH )? 'x':'-';//硬链接数int linknum = st.st_nlink;//文件所有者char * fileuser = getpwuid(st.st_uid)->pw_name; //文件所在组char * groupuser = getgrgid(st.st_gid)->gr_name;//文件大小long int filesize = st.st_size;//获取修改的时间char * time = ctime(& st.st_mtime) ; char  mtime[512]={0};strncpy(mtime,time,strlen(time)-1);char buf[1024];sprintf(buf,"%s %d %s %s %ld %s %s", perms,linknum,fileuser,groupuser,filesize,mtime,argv[1]);printf("%s\n",buf);return 0;}

 其运行结果：

总结：本节介绍的是linux系统中常见的IO函数的介绍与使用；对基本功能、基本使用以及举例说明的方式对于IO函数做了讲解。

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